高中物理高考 2022年高考物理一轮复习 第9章 第2讲 闭合电路的欧姆定律

大一轮复习讲义第九章恒定电流第2讲闭合电路的欧姆定律1.了解电动势的物理含义，理解并会应用闭合电路欧姆定律.2.掌握路端电压和电流的关系及电源的UI图象.【目标要求】内容索引NEIRONGSUOYIN考点四含容电路的分析考点一闭合电路的分析与计算考点二电路的功率及效率问题考点三电源的UI 图象考点五电路故障分析课时精练考点一闭合电路的分析与计算01闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成，跟内、外电阻之和成；(2)公式：I (只适用于电路)；EU外U内或EU外(适用于电路).基础回扣正比反比纯电阻Ir任意1.路端电压与外电阻的关系技巧点拨2.动态分析常用方法(1)程序法：遵循“局部整体局部”的思路，按以下步骤分析(如图1)：图图1(2)结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零.所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大.所谓“并同”，即某一电阻的阻值增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小.例1(2019江苏卷3)如图2所示的电路中，电阻R2.断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为A.1 B.2 C.3 D.4 考向1闭合电路的有关计算图图2解析当断开S后，电压表的读数等于电源的电动势，即E3 V；联立解得r1，A正确，B、C、D错误.例2(2019贵州遵义市调研)如图3所示电路，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表.开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大，电流表的示数减小D.电压表的示数减小，电流表的示数增大考向2闭合电路的动态分析图图3解析滑动变阻器R0的滑动端向下滑动时，R0接入电路的有效电阻减小，R外减小，由I 可知I增大，由U内Ir可知U内增大，由EU内U外可知U外减小，故电压表示数减小.由U1IR1可知U1增大，由U外U1U2可知U2减小，由I2 可知电流表示数减小，故A正确.1.(电源、电动势)(2020广西南宁市期中)关于电源电动势E，下列说法中错误的是A.电动势E的单位与电势、电势差的单位相同，都是伏特VB.干电池和铅蓄电池的电动势是不同的C.电动势E可表示为E ，可知电源内非静电力做功越多，电动势越大D.电动势较大，表示电源内部将其他形式能转化为电能的本领越大跟进训练123解析电动势E的单位与电势、电势差的单位相同，都是伏特V，选项A正确；干电池电动势是1.5 V，铅蓄电池的电动势是2 V，选项B正确；电动势E可表示为E ，可知电源内非静电力从电源的负极移动1 C正电荷到电源的正极做功越多，电动势越大，选项C错误；电动势较大，表示电源内部将其他形式能转化为电能的本领越大，选项D正确.1232.(闭合电路的动态分析)(2020甘肃静宁县第一中学月考)如图4，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表.初始时S0与S均闭合，现将S断开，则A.V的读数变大，A的读数变小B.V的读数变大，A的读数变大C.V的读数变小，A的读数变小D.V的读数变小，A的读数变大12图图4312解析S断开，电路中总电阻变大，则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小，故路端电压增大，V的读数变大，R1两端电压减小，故R3中的电压增大，由欧姆定律可知R3中的电流也增大，A的读数变大，故A、C、D错误，B正确.33.(闭合电路的动态分析)(多选)在如图5所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，各电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2和U3表示.下列说法正确的是12图图53解析由题图电路图可知，U1、U2分别是R1、R2两端的电压，电流表测通过这个电路的总电流，U3是路端电压，123考点二电路的功率及效率问题02基础回扣1.电源的总功率(1)任意电路：P总IU内P出P内.(2)纯电阻电路：P总.2.电源内部消耗的功率P内IU内P总P出.IEIU外I2(Rr)I2r3.电源的输出功率(1)任意电路：P出IEI2rP总P内.(2)纯电阻电路：P出 .4.电源的效率IUI2R1.纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图6)技巧点拨图图62.提高纯电阻电路效率的方法例3(多选)直流电路如图7所示，闭合开关，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的A.总功率一定减小B.效率一定增大C.内部损耗功率一定减小D.输出功率一定先增大后减小图图7解析由题图电路图可知，当滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路总电阻变大，电源电动势不变，由闭合电路的欧姆定律可知，电路总电流I变小，所以电源总功率PEI减小，故A正确；电源内阻r不变，滑动变阻器阻值R变大，则电源效率增大，电源内部损耗功率PQI2r减小，故B、C正确；当滑动变阻器阻值与电源内阻相等时，电源输出功率最大，由于不知道最初滑动变阻器接入电路的阻值与电源内阻的大小关系，因此无法判断电源输出功率如何变化，故D错误.4.(闭合电路的功率问题)(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图8中的a、b、c所示.以下判断正确的是跟进训练A.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PAPBPCB.b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为12，纵坐标之比一定为14C.电源的最大输出功率Pm9 WD.电源的电动势E3 V，内电阻r1 图图8解析在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr之和，所以这三点的纵坐标一定满足关系PAPBPC，故A正确；图线c表示电路的输出功率与电流的关系图象，很显然，最大输出功率小于3 W，故C错误；当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为b、c图线的交点处的电流，a、b图线的交点表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，所以横坐标之比为12，纵坐标之比为14，故B正确；当I3 A时，PR0，说明外电路短路，03考点三电源的UI 图象基础回扣两类UI图象的比较电源的UI图象电阻的UI图象图象表述的物理量变化关系电源的路端电压与电路电流的变化关系电阻的电流与电阻两端电压的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线的斜率r(r为内阻)表示电阻值大小图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点坐标比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均为等大阻值，表示此电阻的阻值大小例4(多选)两位同学在实验室中利用如图9(a)所示的电路进行实验，将滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据.两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条UI图线，则图象中两图线的交点表示的物理意义是图图9A.滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端B.电源的输出功率最大C.定值电阻R0消耗的功率为0.5 WD.电源的效率达到最大值当电路中外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，但R0r，故改变滑动变阻器的阻值时无法使电路中外电阻等于电源内阻，此时外电阻越接近电源内阻，电源的输出功率越大，B正确；P0U2I0.5 W，C正确；04考点四含容电路的分析1.电路简化把电容器所在的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上.2.电容器的电压(1)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻两端无电压，相当于导线.(2)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压.3.电容器的电荷量及变化(1)电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电.若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电.(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1Q2|；(3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1Q2.例5(2016全国卷17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图10所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为图图10解析S断开时等效电路图如图甲所示.甲甲S闭合时等效电路图如图乙所示.乙乙5.(含容电路的动态分析)(多选)(2020福建师大附中期末)如图11所示，电源电动势为E，内阻为r.电路中的R2、R3均为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小).当电键S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.有关下列说法中正确的是跟进训练A.只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流B.只调节滑动变阻器R3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流C.只调节滑动变阻器R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动D.若断开电键S，带电微粒向下运动图图11解析只逐渐增大R1的光照强度，R1的阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，电阻R0消耗的电功率变大，滑动变阻器R2两端的电压变大，电容器两端的电压增大，电容器下极板的带电荷量变大，所以电阻R3中有向上的电流，故选项A正确；电路稳定时，电容器所在支路相当于断路，只调节滑动变阻器R3的滑动端P2向上端移动时，对电路没有影响，故选项B错误；只调节滑动变阻器R2的滑动端P1向下端移动时，电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，由E 可知电场强度变大，带电微粒向上运动，故选项C错误；若断开电键S，电容器处于放电状态，电荷量变小，板间场强减小，带电微粒所受的电场力减小，带电微粒将向下运动，故选项D正确.05考点五电路故障分析1.故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零；(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零.2.检测方法(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联部分短路；(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置.在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程；(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路.在用欧姆表检测时，应断开电源.例6如图12所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是A.R1短路B.R2断路C.R2短路D.R3短路图图12解析A灯在干路上，A灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B错误.因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D两灯变暗，A、B两灯变亮，这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的，而与A、B两灯是串联的.观察电路中电阻的连接形式，只有R3短路符合条件，故选项A、C错误，D正确.6.(电路故障分析)如图13所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为Uab6 V，Uad0 V，Ucd6 V，由此可断定A.L1和L2的灯丝都烧断了B.L1的灯丝烧断了C.L2的灯丝烧断了D.滑动变阻器R断路跟进训练图图13解析由Uab6 V可知电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，由Ucd6 V可知，灯泡L1与滑动变阻器R完好，断路故障出现在c、d之间，故灯泡L2断路，选项C正确.课时精练061.两个相同的电阻R，若将它们串联后接在